基本介紹
- 中文名：傳輸線模型
- 外文名：Transmission Line
- 組成：平行雙導體構成的引導電磁波結構
- 模型：低頻電路中，傳輸線負載端
概述,模型,歷史,適用範圍,
概述
普通電纜足以傳輸低頻交流電，如家庭用電（每秒鐘變換100~120次方向）和聲音信號。然而，普通電纜不能用於輸送無線電頻率範圍的電流或更高頻率的電流，這種頻率的電流每秒鐘變更百萬次方向，能量易於從電纜中以電磁波的形式輻射出來，從而造成能量損耗。射頻電流也容易在電纜的連線處（如連線器和節點）反射回發射源。這些反射作為瓶頸，阻止了信號功率到達目的地。傳輸線使用了特殊的結構和阻抗匹配的方法，能以最小的反射和最小的功率損耗傳輸電磁信號。大多數傳輸線的顯著特點是它們具有沿其長度方向均勻的橫截面尺寸，使得傳輸線有著一致的阻抗，被稱為特性阻抗，從而防止了反射的發生。傳輸線有多種形態，例如平行線（梯線、雙絞線）、同軸電纜、帶狀線以及微帶線。電磁波的頻率與波長成反比。當線纜的長度與傳輸信號的波長相當時，就必須要使用傳輸線了。
傳輸微波頻率信號時，傳輸線的功率損失也會比較明顯，這時應當使用波導管替代傳輸線，波導管的功能是作為限制和引導電磁波的“管道”。一些人將波導管視為一種傳輸線；然而，這裡認為波導管和傳輸線是不同的。在更高的頻率上，例如太赫茲、紅外線、光的範圍，波導管也將對信號造成損失，這時需要使用光學方法（如稜鏡和鏡子）來引導電磁波。
聲波傳播的理論與電磁波的傳播理論在數學上是非常相似的，因此傳輸線的理論也被用來製作傳導聲波的結構；叫做聲學傳輸線。
模型
低頻電路中，傳輸線負載端、源端的電壓、電流差別不大，但在高頻電路（傳輸線長度與電磁波波長相比擬）中兩者差別很大。傳輸線模型就是用來揭示這種變化的規律的模型。傳輸線上的電壓、電源是縱向位置的參數。
傳輸線在電路中相當於一個二連線埠網路，一個連線埠連線信號源，通常稱為輸入端，另一個連線埠連線負載，稱為輸出端。
歷史
電傳輸線的數學分析源於麥克斯韋、開爾文男爵和亥維賽的工作。1855年開爾文男爵建立了一個關於海底電纜電流的擴散模型。這個模型正確的預測了1858年穿越大西洋海底通信電纜的不佳性能。在1885年，亥維賽發表了第一篇關於描述他的電纜傳播分析和現代通信模式方程的論文。
適用範圍
在許多電子線路中，連線各器件的電線的長度是基本可以被忽略的。也就是說在電線各點同一時刻的電壓可以認為是相同的。但是，當電壓的變化和信號沿電線傳播下去的時間可以比擬時，電線的長度變得重要了，這時電線就必須被處理成傳輸線。換言之，當信號所包含的頻率分量的相應的波長較之電線長度小或二者可以比擬的時候，電線的長度是很重要的。
常見的經驗方法認為如果電纜或者電線的長度大于波長的1/10，則需被作為傳輸線處理。 在這個長度下相位延遲和線中的反射干擾非常顯著，那么沒有用傳輸線理論仔細的研究設計過的系統就會出現一些不可預知行為。
